適合潞安煤質(zhì)特性的氣化技術(shù)選擇

實(shí)用技術(shù)蝶惡第145期doi:10. 3969/j. isn. 1005 - 2798.2011. 09.011適合潞安煤質(zhì)特性的氣化技術(shù)選擇王東飛(潞安礦業(yè)集團公司技術(shù)中心,山西長(cháng)治046204)摘要:不同的煤種,可選擇的氣化技術(shù)不同。在對潞安煤樣進(jìn)行工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量、灰成分和灰熔點(diǎn)測定的基礎上,通過(guò)對潞安煤進(jìn)行碎煤加壓氣化爐上的試燒試驗,尋求最適合路安煤質(zhì)特性的氣化方法。研究結果表明:潞安煤理想的氣化工藝為碎煤加壓氣化工藝;潞安煤種灰熔融溫度較高,在添加助熔劑后可以用于液態(tài)排渣的氣化工藝。關(guān)鍵詞:煤質(zhì)特性;氣化工藝;碎煤加壓氣化中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:B文章編號:1005- 2798 (2011 )09- 0028- 03潞安礦區煤炭資源儲量豐富,煤質(zhì)優(yōu)良,產(chǎn)品可基碳含量為90.6%,為低階貧煤,原煤的灰分為中廣泛應用于發(fā)電、動(dòng)力、冶金、化工生產(chǎn)等。根據國等,硫含量特低,有較高的發(fā)熱量;15號煤樣為高灰家產(chǎn)業(yè)政策的要求,發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè),以煤基合成油及高硫煤,發(fā)熱量較低。為主體,實(shí)現煤一油一-電一化-硅多聯(lián)產(chǎn),進(jìn)- -步延1.2與氣化特性相關(guān)的煤質(zhì)分析長(cháng)產(chǎn)業(yè)鏈,提高煤炭產(chǎn)品附加值"。煤氣化是煤化取潞安3號煤和15號煤進(jìn)行了灰熔點(diǎn)和熱穩工產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù),考慮到企業(yè)的利潤最大化,當地定性測定,測定結果見(jiàn)表2、表3。煤種氣化的技術(shù)經(jīng)濟性是必須解決的的關(guān)鍵問(wèn)表2潞安煤的灰熔 點(diǎn)及焦渣特征題(231,而氣化技術(shù)的選擇是實(shí)現不同煤種氣化經(jīng)樣品DT灰熔點(diǎn)/CFT焦渣特征濟性最大化的保證。3號煤1 500>1500>1 5001煤質(zhì)分析15號煤_ 1 500目前世界上正在應用和開(kāi)發(fā)的煤氣化技術(shù)有數表3潞安煤的熱穩定性( 按CB1573方法測定)十種之多,氣化爐型也是多種多樣。不同的氣化技TS5-682.6.3術(shù)及爐型要求不同的煤種與之相適應,同-爐型對15號煤，72.424.13.5于不同煤種的氣化效率也不盡相同,盡管目前已經(jīng)有一些先進(jìn)技術(shù)對煤種的適應性很廣,但從經(jīng)濟技由表2可以看出,潞安3號煤的灰熔點(diǎn)焦渣特征術(shù)角度考慮,對煤種還是有一定要求的,為此,有必為3,屬于弱粘結性煤;表3測試結果表明,該煤的熱要分別對潞安煤樣進(jìn)行工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱穩定性較高,適合于固定床氣化。15 號煤的灰熔點(diǎn)量、灰成分、灰熔點(diǎn)等基礎數據進(jìn)行分析與測定,以高,焦渣特征為2,屬于弱粘結性煤;熱穩定性較好。此作為煤炭氣化技術(shù)選擇與確定的依據。1.3 煤對二氧化碳化學(xué)反應性的測定1.1煤質(zhì)基本分析首先將3 ~6 mm的煤樣在干餾爐中以15 ~取潞安3號煤和15號煤進(jìn)行工業(yè)分析、元素分20C/min的速度升溫至900C,在此溫度下停留析及發(fā)熱量測定,測定結果見(jiàn)表1。1 h。所得焦樣用于煤的二氧化碳反應性測定。煤表1潞安煤的工業(yè)分析 、元素分析及發(fā)熱量對二氧化碳化學(xué)反應性的測定結果見(jiàn)圖1和圖2。工業(yè)分析從圖1和圖2中可看出，潞安3號煤和15號煤樣品_ (w./%)(0/%)MAVCHONs/(MJ.kg-1)在貧瘦煤中,屬于反應性比較好的煤種。3號煤0.55 18.08 12.5873.753.11 3.20 1.03 0.2829.121.4添加 助熔劑CaO對灰熔點(diǎn)的影響15號煤0.72 30.3011.7658.283.11 2.39 0.73 4.47 22. 98在煤樣中添加助熔劑后對灰熔點(diǎn)的影響進(jìn)行了對表1數據進(jìn)行換算可知,潞安3號煤的可燃測定,測定結果如圖3。收稿日期:2011-09 08作者簡(jiǎn)介:王東飛( 1964- ),男,山西右玉人,高級經(jīng)濟師,從事技術(shù)管理工作。282011年9月王東飛:適合潞安煤質(zhì)特性的氣化技術(shù)選擇第20卷第9期50 r行了氣化試燒試驗,試燒分五個(gè)階段進(jìn)行，即單爐試燒階段(找最佳氣氧比階段) ;在最佳氣氧比條件下40 t雙爐滿(mǎn)負荷穩定運行階段;CO2返爐試燒階段;點(diǎn)火第3試驗和超負荷試驗。2.1單爐試燒階段試驗基地2號氣化爐,在煤倉料位指示為40%時(shí)，加入潞安煤,氣化爐負荷為5 000 m'/h氧氣(以下負荷750 800 850 900 950 1000 1050 1100均指氧氣量),氣氧比5.3。4 h后粗煤氣半分析顯示溫度/CCO2 :31.7% ;02 :0.2% ,表明潞安煤已進(jìn)人爐內,穩定圖13號煤對二氧化碳的反應性2 h后,氣氧比由5.3降至5.2,負荷加至5 200 m'/h,粗70 r煤氣半分析為CO2 :29.7 % ;02 :0.2%。502.2滿(mǎn)負 荷穩定運行階段在隨后的兩天里，氣化爐負荷基本維持在7000 ~圖407 200 m'/h,氣氧比控制在4.6,粗煤氣半分析在25%~27%之間,爐篦電流未見(jiàn)異常升高,排出灰的20[顏色和塊度適中,未形成大渣塊導致排灰困難情況的發(fā)生,是潞安煤在最佳工況下的運行時(shí)段。02.3 CO2 返爐試驗階段800 85090095010001050 1100在試驗基地3號氣化爐進(jìn)行CO2返爐試驗,得圖215 號煤對二氧化碳的反應性到了較滿(mǎn)意的效果。CO2 返爐后氣化劑溫度下降了約45C,CO,返爐能代替蒸汽降低反應層的溫度，1S0相應減少同等摩爾數的蒸汽消耗,既節約了蒸汽,又14450 t實(shí)現了CO2的利用，使得粗煤氣中CO含量增加2%左右,另外氣化劑溫度降低后灰鎖溫度也隨著(zhù)降自1 400低,這對設備有利。通過(guò)本次試驗進(jìn)-一步驗證了3 137CO2返爐理論上的正確性。2.4點(diǎn)火性能試驗1 325用潞安煤進(jìn)行了點(diǎn)火試驗,蒸汽升溫進(jìn)行了3 h,35 40空氣點(diǎn)火后運行了5 h粗煤氣中02含量才合格,總CaO addition/%的空氣運行時(shí)間為6 h,整個(gè)點(diǎn)火過(guò)程用時(shí)9 h。試a:3號媒;▲15號煤圖3添加CaO助熔劑對潞安煤灰熔點(diǎn)的影響驗表明潞安煤的活性一般。從圖3可知，添加CaO助熔劑后,兩種煤樣的2.5高負荷試驗階段煤灰熔點(diǎn)均可降低至1500 C以下。在CaO較低添在加負荷試驗中,負荷由6500m/h逐漸加至加量下,兩煤樣的灰熔點(diǎn)隨著(zhù)添加量增加均呈下降9 000 m/h,在9 000 m'/h負荷下穩定運行約5 h。趨勢,但隨著(zhù)添加量進(jìn)-步增加煤灰熔點(diǎn)開(kāi)始上升。試驗表明在高負荷條件下各種運行參數比低負荷時(shí)這是由于煤灰中原有礦物質(zhì)與CaO反應生成的高更好,試驗過(guò)程中取得了在高負荷條件下的最低氣鈣化合物間可形成低溫共熔物，使得煤灰熔點(diǎn)下降;氧比為4.3。.但當煤灰中CaO含量過(guò)高時(shí)，CaO 作為氧化劑,在3試燒結果評價(jià)破壞硅聚合物的同時(shí),又形成了高熔點(diǎn)的正硅酸鈣(CaSiO, ,其純物質(zhì)在2130 C熔融) ,致使體系熔融通過(guò)對潞安煤的氣化試驗結果,對其氣化性能溫度上升?？梢?jiàn),兩種煤樣都可通過(guò)添加--定比例評價(jià)如下:的CaO,從而適應目前液態(tài)排渣的先進(jìn)氣化爐對煤1) 潞安煤系煙煤中變質(zhì)程度較高的貧煤,揮灰熔融溫度的要求。發(fā)分含量低,灰熔點(diǎn)高,無(wú)粘結性,能較好地在碎煤加壓氣化爐中氣化。由于其灰熔點(diǎn)較高,因而可大.2煤炭氣化試驗幅降低氣氧比,提高操作溫度,減少蒸汽消耗,減輕利用試驗基地4臺碎煤加壓氣化爐對原料煤進(jìn)廢水處理系統的負荷。與試驗地煤種相比能降低22011年9月王東飛:適合潞安煤質(zhì)特性的氣化技術(shù)選擇第20卷第9期1.0的氣氧比?？晒澥〈罅康恼羝?。表明:潞安貧煤用于碎煤加壓氣化爐的原料是可行2)由于潞安煤灰熔點(diǎn)高,故而火層溫度較的;潞安煤生產(chǎn)的凈煤氣氫碳比在1.6~1.9之間，高，因其活性差,還原層拉長(cháng)，致使氣化爐出口溫度更適合于合成油,增加CO2返爐后是完全可行的，提高。為保證氣化爐正常運行降低爐出口溫度,增也解決了CO2的減排問(wèn)題。通過(guò)高負荷試驗,潞安加氣化爐操作彈性,建議適當增加氣化爐的高度。煤在7000 ~9 000 m'/h情況下運行平穩,超負荷運3) 氧耗問(wèn)題:當地煤活性好,在7 000 m'/h行工況正常,并且仍有一定的余量。負荷下產(chǎn)粗煤氣50 000 m'/h,潞安煤活性差,在同參考文獻:樣負荷下僅能產(chǎn)38 279 m'/h 粗煤氣,但噸當地煤產(chǎn)粗煤氣僅為1340 m3 ,潞安煤則為1812 m'。要[1] 相宏偉,唐宏青,李永旺.煤化工工藝技術(shù)評述與展望產(chǎn)相同的氣,試驗地煤僅耗氨0.146 m'/m3粗煤氣，[].燃料化學(xué)學(xué)報,2001 ,29(4).潞安煤為0.181 m'/m’ 粗煤氣,為了達到在單位時(shí)[2] 倪維斗,李 政,薛 元以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)能間內與當地煤相同的產(chǎn)氣量,需增加比試驗地空分源系統[J].中國工程科學(xué),2003 ,2(8).[3] 吳楓,閻承信.用成熟實(shí)用的Lurgji 煤氣化技術(shù)發(fā)展裝置大23%的供氧能力。ICCC的探討[J].煤化工，2003 ,22(5):1-8.4結語(yǔ)[責任編輯:李月成]通過(guò)對潞安煤樣的煤質(zhì)分析,利用潞安貧煤在試驗基地氣化爐上進(jìn)行完全工業(yè)化試燒,試燒結果eeeeeeceeeeeeeccceeeeeeeeeceeeeeee(.上接第8頁(yè))施工人員每天分布不均,勢必造成施1) 工期。由優(yōu)化前29 d,到優(yōu)化后的23 d,提工混亂，出現人少完不成任務(wù)、人多活少窩工的現象，高了 20%。影響工程正常施工。從均衡地使用勞動(dòng)力的觀(guān)點(diǎn)來(lái)2)優(yōu)化前， 高峰期第3、4.5d逐日施工人員看,這種情況是不能令人滿(mǎn)意的，因此必須根據該工多達 90人之多,而最少時(shí)僅需要20人，施工人員分程可能獲得的勞動(dòng)力數和完工期等約束條件對其進(jìn)布不均 ,影響工程正常施工。優(yōu)化后施工人員日分行時(shí)間一用工量綜合優(yōu)化。具體優(yōu)化措施:對沒(méi)有先布最多為 75人,最少為25人,其它時(shí)間均為60人后順序要求的工序根據用工量合理安排,避開(kāi)用工量左右 ,人員分布不均衡度降低28% ,均勻合理,并低高峰期,緩解用工緊張;端頭及超前支護工作交由掘于規定的最多施工人數。進(jìn)隊完成，減小安裝隊用工,取消安裝工期占時(shí)。優(yōu)5結語(yǔ)化后的工期內每日用工量見(jiàn)圖3(b) ,明顯改善了勞動(dòng)力分配時(shí)間。針對復合頂板條件下的工作面,從安裝切眼支護優(yōu)化、設備安裝技術(shù)改進(jìn)和設備安裝工序優(yōu)化三個(gè)方面入手來(lái)研究綜采設備快速安裝技術(shù)，形成了60一套技 術(shù)先進(jìn)、成熟可靠的綜采設備快速安裝方法,H 50對提高綜采設備的快速安裝具有重要的指導意義。1 357911131517192123252729[1]曲光,馬念杰 ,李新元，等.大斷面全煤切眼優(yōu)化設計(優(yōu)化臨及其變形規律研究[J].煤炭工程,2007(4):12- 14.[2]王金華. 我國煤巷錨桿支護技術(shù)的新發(fā)展[J].煤炭學(xué)報,2007 ,32(2) 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